potencial de acao sanar

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FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE 
AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
SUMÁRIO
FISIOLOGIA CELULAR
1. Introdução ..................................................................... 3
2. Estrutura e componentes celulares .................... 4
3. Membrana plasmática ...........................................21
4. Sinalização celular ...................................................45
POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
1. O sistema nervoso ..................................................70
2. Neurônios ....................................................................70
3. Potencial de ação e potencial de membrana 75
4. Propagação do potencial de ação .....................88
5. Transmissão sináptica ............................................95
6. Modulação da atividade sináptica ..................103
7. Neurotransmissores .............................................106
Referências Bibliograficas ......................................114
3FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
FISIOLOGIA CELULAR
1. INTRODUÇÃO
As células são os blocos elementares 
de construção do corpo, fornecendo 
a estrutura dos tecidos e órgãos, in-
gerindo nutrientes e convertendo-os 
em energia, e executando funções 
especializadas. As células também 
contêm o código hereditário que con-
trola as substâncias sintetizadas por 
elas, o que lhes permite fazer cópias 
de si mesmas.
As células eucarióticas se distinguem 
pela presença de um núcleo delimita-
do por membrana. Com exceção dos 
eritrócitos humanos maduros, todas 
as células do organismo contêm um 
núcleo. Portanto, a célula se divide, 
efetivamente, em dois compartimen-
tos: o núcleo e o citoplasma. 
O núcleo é separado do citoplasma 
pela membrana nuclear, e o citoplas-
ma é separado dos líquidos circun-
dantes pela membrana celular, ou 
membrana plasmática. O citoplasma 
é uma solução aquosa que contém 
diversas moléculas orgânicas, íons, 
elementos citoesqueléticos, além de 
estruturas físicas altamente organi-
zadas, chamadas organelas intrace-
lulares, as quais são essenciais para a 
manutenção da função celular.
Cromossomos e DNA
Complexo 
golgiense
Membrana 
celular
Nucléolo
Glicogênio
Ribossomos
Lisossomo
MicrofilamentosRetículo 
endoplasmático 
liso
Retículo 
endoplasmático 
rugoso
Mitocôndria
Membrana 
nuclear
Microtúbulos
Grânulos de 
secreção
Centríolos
Figura 1. Reconstrução de célula típica, mostrando as organelas internas no citoplasma e no núcleo. Fonte: HALL, 
John E.. Tratado de Fisiologia Médica: Guyton e Hall. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. 1176 p
4FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
2. ESTRUTURA E 
COMPONENTES 
CELULARES
Núcleo
O núcleo, que é o centro de contro-
le celular, contém grande quantidade 
de DNA, que compreende o geno-
ma da célula. Nas células somáticas, 
esse genoma está contido em 46 cro-
mossomos, 22 pares autossômicos e 
um par de cromossomos sexuais. O 
cromossomo é uma estrutura extre-
mamente organizada, contendo ge-
nes (DNA) e proteínas associadas 
(em especial, as histonas). Os genes 
determinam as características das 
proteínas da célula e controlam e pro-
movem a reprodução da própria célu-
la. Além disso, o núcleo contém a ma-
quinaria enzimática necessária para 
a replicação, transcrição e eventuais 
reparos no DNA, e para a produção 
do RNA mensageiro (RNAm).
Poros
Nucleoplasma
Retículo 
endoplasmático
Nucléolo
Envelope nuclear –
membranas externa 
e interna
Cromatina (DNA)
Citoplasma
Figura 2. Estrutura do núcleo. Fonte: HALL, John E.. Tratado de Fisiologia Médica: Guyton 
e Hall. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. 1176 p
5FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
A membrana nuclear, também cha-
mada de envelope nuclear, é, na ver-
dade, constituída por duas membra-
nas. A membrana externa é contínua 
com o retículo endoplasmático do ci-
toplasma celular, e o espaço entre as 
duas membranas é contínuo com o 
espaço interno do retículo. Essa mem-
brana é permeada por milhares de 
poros nucleares, os quais controlam a 
passagem das moléculas que entram 
e saem do núcleo.
Na maioria das células, no interior de 
seus núcleos, há uma ou mais estru-
turas conhecidas como nucléolos. O 
nucléolo não apresenta membrana 
delimitadora e corresponde a um acú-
mulo de grande quantidade de RNA e 
proteínas que serão utilizadas na pro-
dução dos ribossomos, organela que 
será vista adiante.
6FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
MAPA MENTAL – NÚCLEO
NÚCLEO 
CELULARNucléolo Envelope nuclear
Centro de controle da célula
Componentes
Dupla membrana
Membrana externa
Contínua com o RE
Poros nucleares
Produção de ribossomos
RNA e proteínas
Sem membrana
Genoma Maquinaria enzimática
Proteínas
DNA
Histonas
Cromossomos
23 pares
22 autossômicos
1 sexual
7FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Mitocôndrias
As mitocôndrias estão em todas as 
áreas citoplasmáticas de cada célula, 
mas o número total por célula varia 
de acordo com a energia necessário, 
haja vista que a mitocôndria é a or-
ganela capaz de produzir energia na 
forma de ATP, essencial para todas 
as funções celulares. Elas costumam 
se concentrar nas porções da células 
responsáveis pela maior parte do seu 
metabolismo energético. Além dis-
so, costumam variar em tamanho e 
forma. 
SE LIGA! As células do músculo cardí-
aco (cardiomiócitos) utilizam grandes 
quantidades de energia e têm muito 
mais mitocôndrias do que as células de 
gordura (adipócitos), que são muito me-
nos ativas e consomem menos energia.
A estrutura básica da mitocôndria é 
composta principalmente por duas 
membranas, cada uma formada por 
bicamada lipídica e proteínas: uma 
membrana externa e uma membra-
na interna. A membrana mitocondrial 
externa permite a passagem de mo-
léculas de até 5 kDa, de modo que 
a composição do espaço intermem-
branoso é semelhante à do citoplas-
ma no que diz respeito a pequenas 
moléculas e íons. Diversas dobras da 
membrana interna formam túbulos 
chamados cristas, que estão aderidas 
as enzimas oxidativas. Essas cristas 
proporcionam uma grande superfí-
cie onde ocorre as reações químicas. 
Além disso, a cavidade interna da mi-
tocôndria corresponde à matriz, que 
contém grandes quantidades de en-
zimas dissolvidas, necessárias para 
a extração de energia dos nutrientes 
– enzimas do ciclo do ácido cítrico e 
oxidação dos ácidos graxos.
8FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Membrana externaMembrana interna
Membrana interna
MatrizCristas
Câmara externa
Enzimas para a 
fosforilação oxidativa
Figura 3. Estrutura da mitocôndria. Fonte: HALL, John E.. Tratado de Fisiologia Médica: Guyton 
e Hall. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. 1176 p
9FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
MAPA MENTAL – MITOCÔNDRIA
MITOCÔNDRIAConcentram-se nas regiões de maior metabolismo energético
Maior quantidade em células que 
consomem muita energia
Estrutura
Produção de energia 
em forma de ATP
Ex.: Cardiomiócitos
Ciclo do ácido cítrico
Oxidação dos 
ácidos graxos
Presença de 
enzimas oxidativas
Local da 
fosforilação oxidativa
Similar ao citosol
Passagem de moléculas
Matriz mitocondrial
Cristas mitocondriais
Espaço 
intermembranoso
Membrana interna
Membrana externa
SAIBA MAIS!
Acredita-se que as mitocôndrias tenham evoluído a partir de um procarioto aeróbio que vivia 
no interior de células eucarióticas primitivas. Elas contêm DNA próprio para codificação das 
suas enzimas, além do RNA necessário para a transcrição e tradução do DNA mitocondrial. 
A presença do DNA, da dupla membrana e sua capacidade de autorreplicação são algumas 
características que corroboram para essa hipótese de que as mitocôndrias eram procariotos 
que vivam em simbiose com células eucarióticas.
10FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Retículo Endoplasmático Rugoso
O retículo endoplasmático rugoso 
(REr)é uma extensa rede de mem-
branas, especialmente bem desen-
volvido em células que produzem e 
secretam proteínas, como as células 
acinares do pâncreas. A essas mem-
branas, se ligam os ribossomos, o que 
confere ao REr a característica de ser 
o local de tradução do RNAm, para 
síntese de proteínas, além de realizar 
modificações pós-traducionais das 
proteínas que serão secretadas pelas 
células ou direcionadas à membra-
na plasmáticas ou outras organelas 
membranosas, como o aparelho de 
Golgi. 
SE LIGA! Os ribossomos são compos-
tos por RNA e por proteínas e atuam na 
síntese de novas moléculas de proteí-
nas a partir da tradução do RNAm. Sua 
presença nas membranas do REr, ao 
microscópio eletrônico, atribui uma apa-
rência rugosa a essa organela, fazendo 
com que ela receba esse nome.
Aparelho de Golgi
O aparelho de Golgi, ou complexo 
golgiense, está intimamente relacio-
nado com o retículo endoplasmático. 
As proteínas sintetizadas no retículo 
endoplasmático rugoso são transferi-
das ao aparelho de Golgi por meio de 
vesículas revestidas. Normalmente 
é composto de quatro ou mais sacos 
membranosos achatados, finos, em-
pilhados e dispostos na vizinhança de 
um dos lados do núcleo. 
Além de promover modificações pós-
-traducionais nas proteínas vindas do 
retículo, o aparelho de Golgi também 
distribui as proteínas e as envolve em 
vesículas para que sejam enviadas a 
outras partes da célula, como mem-
brana plasmática, lisossomos e grâ-
nulos de secreção. 
11FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Vesículas golgienses
Complexo 
golgiense
Vesículas RE
Retículo 
endoplasmático
Figura 4. Complexo golgiense típico e sua relação com o retículo endoplasmático (RE) e com o núcleo. Fonte: HALL, 
John E.. Tratado de Fisiologia Médica: Guyton e Hall. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. 1176 p
SAIBA MAIS!
O complexo golgiense corresponde a uma estrutura polarizada, cujas faces são diferentes – 
sua superfície convexa ou face cis recebe as vesículas que saem do retículo endoplasmático 
contendo as proteínas recém-formadas, enquanto a superfície côncava ou face trans origina 
vesículas onde o material deixa o Golgi. Com isso, as cisternas do aparelho de Golgi apresen-
tam enzimas diferentes conforme sua posição, segundo o sentido cis-trans.
12FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
MAPA MENTAL – APARELHO DE GOLGI
Promove modificações 
pós-traducionais
APARELHO 
DE GOLGIEstrutura polarizada
Formação de vesículas 
secretórias
Recebe as proteínas do RE
Formado por sacos 
membranosos finos e achatados
Face trans
Recebe vesículas
Origina vesículas
Face cis
Retículo endoplasmático liso
O retículo endoplasmático liso (REl), 
ou agranular, recebe esse nome 
devido à ausência de ribossomos 
associados à membrana. Serve para 
a síntese de substâncias lipídicas e 
para outros processos de metaboliza-
ção e modificação de diversas subs-
tâncias das células, promovidos pelas 
enzimas intracelulares.
13FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Retículo 
endoplasmático 
granular
Retículo 
endoplasmático 
agranular
SE LIGA! No retículo endoplasmático liso, moléculas hidrofóbicas podem ser convertidas em 
hidrossolúveis, facilitando, assim, sua excreção no organismo pela ação do fígado ou dos 
rins. Além disso, devido a capacidade dessa organela de sintetizar lipídios, as células das 
glândulas suprarrenais que secretam o cortisol, hormônio esteroide, e as células do ovários e 
testículos, que secretam alguns hormônios, apresentam um REl bem desenvolvido. 
SAIBA MAIS!
Nas células musculares, o REl é altamente especializado no armazenamento de íons cálcio, 
essenciais para a contração muscular, de modo que essa organela recebe o nome retículo 
sarcoplasmático.
Figura 5. Estrutura do retículo endoplasmático. Fonte: HALL, John E.. Tratado de Fisiologia 
Médica: Guyton e Hall. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. 1176 p
14FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
MAPA MENTAL - RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
Rugoso
RETÍCULO 
ENDOPLASMÁTICO
Libera vesículas para a membrana 
celular e outras organelas
Liso
Síntese e modificações 
pós-traducionais de proteínas
Associado a ribossomos
Metabolização e 
modificação de substâncias
Síntese de lipídios
Ausência de ribossomos
Células musculares
Conversão de moléculas 
hidrofóbicas em hidrossolúveis
Armazenamento de cálcio
15FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Lisossomos
Os lisossomos são organelas vesicu-
lares que se formam separando-se do 
complexo golgiense e, depois, se dis-
persando pelo citoplasma. Constituem 
um sistema digestivo intracelular que 
permite que a célula faça a digestão de 
(1) estruturas celulares danificadas (au-
tofagia), (2) partículas de alimentos que 
foram ingeridos pela célula e (3) mate-
riais indesejados, tais como bactérias.
São cercados por uma membrana de 
bicamada lipídica, o interior é ácido (pH 
por volta de 4,5) e contêm diversas en-
zimas digestivas (hidrolases), dentre 
elas, fosfatases, proteases, nucleases, 
glicosidases, lipases, fosfolipases e sul-
fatases. O pH ácido é mantido por meio 
de H+-ATPases presentes em sua 
membrana, que bombeiam íons H+ 
para o interior dos lisossomos. 
SE LIGA! Essas organelas são encon-
tradas em todas as células, porém, são 
mais abundantes nas fagocitárias, como 
os macrófagos e os leucócitos neutró-
filos, e o conteúdo enzimático varia de 
acordo com a célula.
O processo de degradação não é 
aleatório, sendo, muitas vezes, dire-
cionado. Por exemplo, as proteínas 
chamadas chaperonas podem dire-
cionar proteínas intracelulares para 
os lisossomos. Além disso, proteínas 
da membrana plasmática podem ser 
marcadas para endocitose e sua sub-
sequente degradação pelos lisosso-
mos, por meio da ligação de grupos 
específicos (p. ex., ubiquitina) à prote-
ína. Esses grupos atuam como sinais 
para a degradação da proteína.
Proteossomos
Assim como os lisossomos, os pro-
teossomos têm função degradativa. 
No entanto, não são organelas mem-
branosas. Têm a função de degradar, 
principalmente, as proteínas intrace-
lulares que foram marcadas (p. ex., 
ubiquitinadas) para a degradação. 
Também podem degradadas algumas 
proteínas associadas à membrana.
SAIBA MAIS!
Os cientistas descobriram que as proteínas indesejadas, capazes, por exemplo, de levar a erros 
na multiplicação das células, recebem o que foi denominado de “beijo da morte” de uma mo-
lécula chamada ubiquitina, que se fixa a elas e as conduzem até os proteossomos. Um pouco 
antes da destruição pelos proteossomos começar, a ubiquitina solta-se de sua vítima e começa 
a procurar outra proteína a ser descartada. A descoberta desse mecanismo do “beijo da morte” 
rendeu o prêmio Nobel de Química ao bioquímico norte-americano Irwin Rose em 2004.
16FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Peroxissomos
Os peroxissomos são fisicamente 
parecidos com os lisossomos, mas 
diferentes em dois aspectos impor-
tantes. Primeiro, acredita-se que eles 
sejam formados por autorreplicação 
(ou talvez por brotamento do retículo 
endoplasmático liso) e não pelo com-
plexo golgiense. Em segundo lugar, 
eles contêm oxidases em vez de hi-
drolases. Diversas oxidases são ca-
pazes de combinar oxigênio com íons 
hidrogênio derivados de diferentes 
substâncias químicas intracelulares 
para formar o peróxido de hidrogênio 
(H2O2). O peróxido de hidrogênio é 
uma substância altamente oxidante e 
usado em combinação com a catala-
se, outra oxidase presente em grande 
quantidade nos peroxissomos, para 
oxidar muitas substâncias que de ou-
tra forma poderiam ser tóxicas para a 
célula. Além disso, os peroxissomos 
podem catabolizar os ácidos graxos 
de cadeia longa.
SE LIGA! No fígado, os peroxissomos 
metabolizam cerca de metade do ál-
cool que uma pessoa bebe, formando 
acetaldeído.
17FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
MAPA MENTAL – ORGANELASVESICULARES
Presença de membrana
ORGANELAS 
VESICULARES
Lisossomos
Peroxissomos Proteassomos
Sistema digestivo intracelular Interior ácido
H+-ATPases 
Macromoléculas 
(nutrientes metabólicos)
Materiais indesejados
Estruturas celulares 
danificadas
Presença de hidrolases
Não formam-se do 
Complexo de Golgi
Catabolismo de ácidos 
graxos de cadeia longa
Presença de oxidases
Oxidação de 
substâncias tóxicas
Formação de peróxido 
de hidrogênio
Catalase
Ausência de membrana
Função degradativa
Proteínas intracelulares 
e de membrana
Ubiquitinadas
“Beijo da morte”
18FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Ribossomos livres
Os ribossomos podem ser encontra-
dos dispersos pelo citoplasma, não 
estando associados ao retículo endo-
plasmático. Têm a função de traduzir 
o RNAm, formando as proteínas ci-
tosólicas e que não serão secretadas 
pela célula nem incorporadas a estru-
turas membranosas, como as enzi-
mas mitocondriais.
Citoesqueleto
O citoesqueleto celular é uma rede 
de proteínas fibrilares geralmente or-
ganizadas em filamentos ou túbulos. 
As moléculas precursoras são sin-
tetizadas pelos ribossomos no cito-
plasma e se polimerizam para formar 
filamentos. O citoesqueleto participa 
de uma série de eventos celulares di-
nâmicos, tais como: a divisão celular, 
o transporte intracelular de vesículas, 
o movimento flagelar ou ciliar, mo-
bilidade celular e a fagocitose. Seus 
componentes são os filamentos de 
actina (também chamados de micro-
filamentos), filamentos intermediários 
e microtúbulos.
Os filamentos de actina, ou microfi-
lamentos, apresentam o menor di-
âmetro, entre os componentes do 
citoesqueleto, e são formados pela 
polimerização da proteína globu-
lar actina G. Nas células musculares, 
são componentes fundamentais do 
aparelho contrátil. Em outras células, 
estão relacionados à locomoção (ex.: 
macrófagos). A actina também com-
põe o cerne das microvilosidades e 
liga o interior de célula a célula adja-
centes por meio de junções celulares. 
Os filamentos intermediários são im-
portantes na sustentação e estrutu-
ração do envelope nuclear, na coesão 
entre células epiteliais ( junções célu-
la-célula) e na resistência mecânica 
contra estresses físicos. São forma-
dos por uma grande e diversa família 
de proteínas fibrosas. Por exemplo, 
as células epiteliais têm filamentos 
de queratina, enquanto os neurônios 
têm neurofilamentos.
Por fim, os microtúbulos são a tercei-
ra classe de componentes do citoes-
queleto, sendo o mais espesso dentre 
eles. Os microtúbulos estão envolvi-
dos em diversos processos celulares, 
incluindo a formação dos centríolos e 
do fuso mitótico (para separação dos 
cromossomos para as células-filhas) 
durante a divisão celular, o tráfego 
intracelular de vesículas e organe-
las e a formação dos cílios e flagelos. 
São formados pela polimerização de 
proteínas globulares, denominadas 
tubulinas α e β, que foram os hete-
rodímeros responsáveis pelo alonga-
mento do filamento. Em geral, existe 
um centro organizador dos microtú-
bulos, também conhecido como cen-
trossomo, próximo ao núcleo celular, 
e os microtúbulos crescem a partir 
desse centro em direção à periferia 
da célula. 
19FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS
FILAMENTOS DE ACTINA
MICROTÚBULOS
SE LIGA! O movimento de vesículas e organelas proporcionado pelos microtúbulos é impul-
sionado por proteínas motoras. Uma proteína motora, a cinesina, impulsiona o transporte do 
centro da célula em direção à periferia, enquanto outra proteína motora, a dineína impulsiona 
o movimento no sentido contrário. A dineína é a proteína motora responsável pelo movimento 
dos cílios e flagelos.
Figura 6. Elementos do citoesqueleto. Fonte: Bruce Alberts, Dennis Bray, Karen Hopkin, Alexander Johnson, Julian Lewis, Mar-
tin Raff, Keith Roberts, Peter Walter. (2017). Fundamentos da Biologia Celular. 6ª Ed. Editora Artmed, Porto Alegre, 864p
20FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
MAPA MENTAL – CITOESQUELETO
Funções
Menor diâmetro
Formados 
por actina G
Filamentos de actina
CITOESQUELETO
Microtúbulos Filamentos intermediários
Contração muscular
Junções celulares
Locomoção
Microvilosidades
Funções
Formados por 
proteínas fibrosas
Resistência mecânica
Junções célula - célula
Sustentação do 
envelope nuclear
Funções
Formados por 
tubulinas α e β
Maior diâmetro
Centrossomo
Centríolos
Fuso mitótico
Cílios e flagelos
Tráfego intracelular de 
vesículas e organelas
Proteínas motoras 
(cinesina e dineína)
21FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
3. MEMBRANA 
PLASMÁTICA
As células do organismo são cerca-
das pela membrana plasmática, uma 
estrutura fina, flexível e elástica que 
separa o conteúdo intracelular do 
ambiente extracelular. Além disso, as 
membranas também cercam diversas 
organelas intracelulares, subdividindo 
as células em compartimentos onde 
ocorrem diversos processos intrace-
lulares importantes.
Devido às propriedades e à compo-
sição da membrana, ela está relacio-
nada a diversas funções celulares im-
portantes, entre elas:
• Transporte seletivo de moléculas 
para dentro e para fora da célula, 
função realizada pelas proteínas 
de transporte;
• Reconhecimento celular 
• Comunicação celular por meio de 
neurotransmissores, receptores de 
hormônios e vias de transdução de 
sinal
• Organização tecidual, como as jun-
ções celulares, além de interação 
com a matriz extracelular por meio 
de diversas moléculas de aderên-
cia celular
• Atividade enzimática
• Determinação da forma celular, 
pela ligação do citoesqueleto à 
membrana plasmática
Composição
As membranas celulares são com-
postas basicamente por uma bica-
mada lipídica e proteínas associadas. 
A bicamada lipídica, um fino filme for-
mado por dupla camada de lipídios 
– cada camada com espessura de 
apenas uma molécula – contínua por 
toda a superfície da célula. Essa du-
pla camada é composta por três tipos 
principais de lipídios: fosfolipídios, es-
fingolipídios e colesterol. 
22FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Cadeia glicídica do 
glicolipídio
Cadeia glicídica do 
glicolipídio
Bicamada 
fosfolipídica
Proteína periférica
Proteína 
integral
Lipídio
Figura 7. Esquema da ultraestrutura da membrana plasmática. Fonte: AIRES, Margarida de Mello. 
Fisiologia. 4. Ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012
Lipídios
Os fosfolipídios constituem o tipo mais 
abundante na membrana e são molé-
culas anfipáticos, isto é, são caracte-
rizados por uma extremidade solúvel 
em água (hidrofílica), formada por gli-
cerol e um álcool ligado a ele por meio 
de um grupo fosfato, enquanto outra 
extremidade é solúvel apenas em li-
pídios (hidrofóbica), formada por duas 
caudas de ácidos graxos. Pelo fato 
de as partes hidrofóbicas das molé-
culas de fosfolipídio serem repelidas 
pela água, mas, se atraírem entre si, 
elas espontaneamente se dispõem 
no interior da membrana. Já as par-
tes hidrofílicas constituem as duas 
superfícies (intracelular e extracelu-
lar) da membrana celular completa. 
SE LIGA! O álcool ligado ao glicerol do 
fosfolipídio é variável, sendo os mais co-
muns a colina, a etanolamina, a serina, 
o inositol e o glicerol. De acordo com o 
álcool presente, o fosfolipídio recebe um 
nome característico, como fosfatidilseri-
na, fosfatidilinositol, fosfatidiletanolami-
na etc.
Os esfingolipídios, derivados do ami-
noálcool esfingosina, também têm 
grupos hidrofóbicos e hidrofílicos, 
estão presentes em pequenas quan-
tidades nas membranas celulares, 
particularmente nas células nervosas 
e atuam em diversas funções (ex.: 
23FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
proteção contra fatores ambientais 
prejudiciais, transmissão de sinais e 
como sítios de adesão para proteínas 
extracelulares).
As moléculas de colesterol na mem-
brana também são lipídios, apresen-
tam núcleos esteroidesaltamente 
lipossolúveis e encontram-se dissol-
vidas na bicamada da membrana. 
É encontrado nos dois folhetos da 
membrana e serve para estabilizar a 
membrana na temperatura corporal 
normal, exercendo influência sobre 
sua fluidez. 
Fosfolipídio Glicolipídio Colesterol
Re
gi
ão
 h
id
ro
fíl
ic
a
Álcool
Fosfato
Açúcar
(p.ex., galactose)
Grupo
OH
Região 
esteroide
Cauda 
de 
ácidos 
graxos
“Caudas 
de 
ácidos 
graxos”
Re
gi
ão
 h
id
ro
fó
bi
ca
Figura 8. Modelos das principais classes de lipídio da membrana plasmática. Fonte: KOEPPEN, Bruce M.; STANTON, 
Bruce A.. Berne & Levy: Fisiologia. 6.ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2009
SE LIGA! Como os lipídios e as proteínas podem se difundir pelo plano da membrana e sua 
aparência varia regionalmente, em virtude da presença de diferentes proteínas, a descrição 
da estrutura da membrana plasmática é frequentemente chamada de modelo do mosaico 
fluido. A fluidez da membrana é determina pela temperatura e por sua composição lipídica. 
À medida que a temperatura aumenta, a membrana fica mais fluida. A presença de cadeias 
insaturadas de ácidos graxos nos lipídios também aumenta a fluidez da membrana.]
24FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
A composição dos fosfolipídios da 
membrana varia entre os distintos ti-
pos celulares, e, até mesmo, entre os 
folhetos da bicamada (assimetria), 
como vemos na tabela abaixo:
FOSFOLIPÍDEO LOCALIZAÇÃO NA MEMBRANA (CAMADA)
Fosfatidilcolina Externa
Esfingomielina Externa
Fosatidiletanolamina Interna
Fosfatidilserina Interna
Fosfatidilinositol* Interna
Tabela 1. Distribuição dos fosfolipídios na membrana plasmática. Fonte: KOEPPEN, Bruce M.; STANTON, Bruce A.. 
Berne & Levy: Fisiologia. 6.ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2009
SE LIGA! Algumas membranas contêm 
lipídios que se agregam, formando es-
truturas chamadas de balsas lipídicas. 
Essas balsas, frequentemente, estão 
associadas a proteínas específicas e se 
difundem como unidades distintas no 
plano da membranas. As balsas lipídicas 
parecem ter diversas funções; um delas 
é segregar os mecanismos e as molécu-
las de sinalização.
Proteínas
Além dos lipídios, outros componen-
tes muito importantes das membra-
nas são as proteínas, as quais com-
põem até 50% da membrana. As 
proteínas de membrana são classifi-
cadas, de acordo com sua localização 
na bicamada, em 3 grupos essenciais:
• Proteínas periféricas (extrínsecas) 
- Compreendem aquelas que não 
chegam a interagir fortemente com 
as cadeias hidrocarbônicas dos li-
pídios, situando-se essencialmen-
te na região dos grupos polares, 
com os quais interagem através de 
pontes de hidrogênio ou eletrosta-
ticamente. No entanto, as proteí-
nas periféricas se ligam, com mais 
frequência, a proteínas integrais 
ou ancoradas, por lipídeos. Essas 
proteínas podem ser removidas da 
membrana com tratamentos pou-
co agressivos, tais como mudança 
do pH ou da força iônica do meio. 
Tais manobras interferem, quase 
que exclusivamente, nas intera-
ções proteína-proteína, não intro-
duzindo modificações nos lipídios. 
• Proteínas ancoradas – Normal-
mente, encontram-se covalente-
mente ancoradas através de molé-
culas lipídicas. 
• Proteínas integrais (intrínsecas) – 
São aquelas inseridas de tal modo 
na membrana celular que intera-
gem não só em nível de cabeças 
polares, mas também com as regi-
ões hidrofóbicas dos fosfolipídios. 
Por essa razão, podem ser vistas 
25FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
também como substâncias anfipá-
ticas, já que devem ter regiões po-
lares e outras apolares para intera-
ção com os lipídios. Sua remoção 
requer tratamentos mais drásticos, 
com substâncias que destroem a 
membrana, como os detergentes. 
As proteínas integrais, por trans-
passarem completamente a bica-
mada, servem à conexão entre o 
intra e o extracelular, prestando-
-se à passagem de substâncias 
(como é o caso de carregadores 
transmembranas e canais iônicos) 
ou à transmissão de mensagens 
ao intracelular (como é o caso de 
receptores).
SE LIGA! Uma proteína intrínseca pode 
atravessar a membrana uma única vez 
ou ter regiões que atravessam a bica-
mada múltiplas vezes. Em qualquer situ-
ação, tem que ser admitido que a região 
mergulhada no interior da bicamada 
deve ser constituída por aminoácidos 
hidrofóbicos.
Carboidratos
Os carboidratos na membrana ocor-
rem, quase invariavelmente, em com-
binação com proteínas ou lipídios, 
na forma de glicoproteínas ou glico-
lipídios. Na verdade, muitas proteí-
nas integrantes são glicoproteínas, e 
cerca de um décimo das moléculas 
de lipídios da membrana é composto 
de glicolipídios. Geralmente, as por-
ções de açúcares dessas moléculas 
se estendem para a superfície exter-
na da membrana da célula. Muitos 
outros compostos de carboidratos, 
chamados proteoglicanos – que são 
principalmente carboidratos ligados 
ao núcleo de pequenas proteínas -, 
estão frouxamente ligados também 
à superfície externa da célula. Assim, 
toda a superfície externa da célula, 
em geral, apresenta um revestimen-
to frouxo de carboidratos conhecido 
como glicocálice. Essa camada de 
açúcares exerce algumas funções na 
célula:
• Muitos deles têm carga elétrica ne-
gativa, o que dá à maioria das cé-
lulas uma superfície negativamen-
te carregada que repele ânions.
• O glicocálice de algumas células se 
une ao glicocálice de outras, assim 
fixando as células umas às outras.
• Muitos dos carboidratos agem 
como receptores de substâncias 
para a ligação de hormônios, ati-
vando proteínas internas acopla-
das que, por sua vez, ativam cas-
cata de enzimas intracelulares.
• Alguns domínios de carboidratos 
participam de reações imunes.
Transporte pela membrana
Os líquidos intra e extracelulares são 
compostos, principalmente, por água, 
na qual se dissolvem os solutos, como 
íons, glicose, aminoácidos e outras 
26FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
moléculas. A funcionalidade normal 
das células requer o movimento con-
tínuo de água e solutos para dentro e 
para fora da célula. Nesse sentido, a 
característica anfipática da membrana 
faz com que ela funcione como uma 
barreira seletiva controlando o movi-
mento de, praticamente, todos esses 
solutos de importância biológica, além 
de restringir o movimento de água. 
Assim, a não ser pelos gases e pelo 
etanol que são capazes de se difundir 
através da bicamada lipídica (difusão 
simples), as demais substâncias só 
são capazes de cruzar a membrana 
plasmática através de proteínas de 
transporte específicas.
SE LIGA! O gradiente eletroquímico corresponde a uma medida de energia livre disponível 
para realizar o trabalho útil de transportar a molécula através da membrana. Apresenta dois 
componentes – um deles representa a energia no gradiente de concentração para uma subs-
tância X através da membrana (diferencial de potencial químico), enquanto o outro (diferença 
de potencial elétrico) representa a energia associada a moléculas carregadas em movimento 
(ex.: íons) através da membrana, quando existe um potencial de membrana. Assim, para o 
movimento da glicose, por exemplo, através de uma membrana, só é necessário considerar 
as concentrações de glicose dentro e fora da célula. No entanto, o movimento de através da 
membrana, por exemplo, seria determinado tanto pela concentração de dentro e fora da cé-
lula quanto pela voltagem da membrana.
Considerando que já sabemos o que 
é gradiente eletroquímico, entende-
mos que o transporte de soluto atra-
vés da membrana pode ser de dois 
tipos: o transporte passivo, no qual 
o movimento de um molécula atra-
vés da membrana ocorre na direção 
prevista pelo gradiente eletroquímico 
e corresponde aos processos de di-
fusão simples e difusão facilitada; já 
o transporte ativo, é aquele que vai 
contra o gradiente eletroquímico, isto 
é, o movimento da molécula ocor-
re no sentido oposto previsto pelo 
gradiente. 
27FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Difusãosimples
É o movimento da substância de uma 
região de alta para uma de baixa con-
centração; ocorre na mesma direção 
(a favor) do gradiente de concentra-
ção da substância (no meio intra e ex-
tracelular) e não há gasto energético 
por parte da célula. 
Difusão facilitada
Muitos nutrientes essenciais para as 
células (como açúcares, aminoácidos, 
nucleotídeos e bases orgânicas) são 
constituídos por moléculas hidrofíli-
cas e, por isso, não conseguem atra-
vessar a membrana celular por di-
fusão simples. Sendo assim, muitas 
membranas dispõem de sistemas 
especiais de transporte que permi-
tem a translocação dessas moléculas 
entre os meios intra e extracelulares. 
Dentro as proteínas transportadores, 
temos: 
Canais de água
Os canais de água, ou aquaporinas, 
são a principal via de transporte de 
água para dentro e para fora da cé-
lula. Estão amplamente distribuídos 
por todo o organismo e são altamen-
te especializados, embora existam di-
ferentes isoformas nos diversos tipos 
celulares. A quantidade de água que 
sai ou entra na célula através desses 
canais pode ser relada pela alteração 
Figura 9. Vias de transporte através da membrana celular e seus mecanismos básicos de transporte. Fonte: HALL, 
John E.. Tratado de Fisiologia Médica: Guyton e Hall. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. 1176 p
28FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
no número de canais na membrana 
ou de sua permeabilidade, isto é, nú-
mero de canais abertos ou fechados. 
A rapidez com que as moléculas de 
água podem se difundir através da 
maioria das membranas celulares 
é impressionante. Como exemplo, 
a quantidade total de água que se 
difunde em cada direção pelas mem-
branas das hemácias, a cada segun-
do, é cerca de 100 vezes maior que o 
volume da própria hemácia.
SE LIGA! O pH é um dos fatores capa-
zes de modular a permeabilidade das 
aquaporinas.
SAIBA MAIS!
As aquaporinas se dividem em dois grupos. Um grupo só é permeável à água. O segundo 
grupo é permeável à água e, também a substâncias de baixo peso molecular. Por permitirem a 
passagem do glicerol, os integrantes do segundo grupo são chamados de aquagliceroporinas.
Canais Iônicos
Os canais iônicos estão presentes 
em todas as células sendo especial-
mente importantes para a função das 
células excitáveis, como os neurônios 
e células musculares. São proteínas 
integrais que atravessam a membra-
na e, quando abertas, possibilitam a 
passagem de determinados íons. 
São classificados conforme sua sele-
tividade, que se baseia no tamanho 
do canal e na distribuição das cargas 
que o revestem. Podem ser altamen-
te seletivos, permitindo a passagem 
de apenas um íon específico. No en-
tanto, podem ser não-seletivos, per-
mitindo a passagem de todos os cá-
tions ou ânions, ou de grupos iônicos. 
Os canais também são caracterizados 
conforme sua condutância, que é, ti-
picamente, expressa em picosiemens 
(pS). A condutância de um canal de-
pende da probabilidade de o canal 
estar aberto. Quanto maior a probabi-
lidade, maior a condutância, ou perme-
abilidade. A abertura e o fechamento 
dos canais são controlados por com-
portas. Em alguns canais, a condutân-
cia varia conforme a direção na qual o 
íon se move. Por exemplo, se o canal 
tiver maior condutância quando os íons 
se movem para o interior da célula, será 
chamado de retificador de fluxo. 
A abertura ou fechamento do canais 
podem ser controlados pela voltagem 
da membrana, por agonistas ou an-
tagonistas, por mensageiros intrace-
lulares e pelo estiramento mecânico 
da membrana plasmática. O fluxo de 
íons através da membrana pode ser 
regulado pela alteração do número de 
canais na membrana ou pela abertura 
ou fechamento desses canais.
29FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
SAIBA MAIS!
No caso de ativação da comporta por voltagem, a conformação molecular do canal ou das 
suas ligações químicas reage ao potencial elétrico através da membrana celular. Por exemplo, 
se há uma forte carga negativa no lado interno da membrana celular, poderia presumivelmen-
te fazer com que as compostas externas do canal de sódio permanecessem fechadas; de 
modo inverso, se o lado interno da membrana perdesse sua carga negativa, essas comportas 
poderiam de modo abrupto se abrir, permitindo que o sódio entrasse na célula, passando 
pelos poros de sódio. Esse é o mecanismo básico para a geração de potenciais de ação nas 
fibras nervosas responsáveis pelos sinais nervosos.
Exterior
Interior
Comporta Na+
fechada
Comporta 
aberta
Na+
Figura 10. Transporte de íons sódio através de proteínas canais. Fonte: HALL, John E.. Tratado de Fisiologia Médica: 
Guyton e Hall. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. 1176 p
Carreadores de solutos
Os carreadores de solutos represen-
tam uma grande família de transpor-
tadores de membrana, apresentando 
mais de 40 tipos diferentes. Nesse 
tipo de transporte, o soluto a ser trans-
portado liga-se a uma proteína carre-
adora em um lado da membrana por 
meio de ligações fracas não covalen-
tes, e então o carreador sofre mudan-
ças conformacionais que permitem 
ao soluto ser liberado no outro lado 
da membrana. Podem ser utilizados 
em transportes tanto do tipo difusão 
facilitada, quanto do tipo transporte 
ativo primário ou secundário.
Tais carreadores se dividem em três 
grupos funcionais principais:
• Uniportadores – Transportam uma 
só molécula por vez através da 
membrana (ex.: GLUT2, transpor-
tador que proporciona a entrada 
da glicose na célula)
30FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
• Simportadores (ou cotransporta-
dores) – Associam o movimento 
de duas ou mais moléculas/íons 
através da membrana na mesma 
direção. 
• Antiportadores (ou trocadores 
ou contratransportadores) – As-
sociam o movimento de duas ou 
mais moléculas ou íons através da 
membrana, porém, em sentidos 
opostos. 
Molécula transportada
Local de ligação
Proteína 
carreadora e 
alteração 
conformacional
Liberação da 
ligação
Figura 11. Mecanismo postulado para a difusão facilitado (tipo uniporte). Fonte: HALL, John E.. Tratado de Fisiologia 
Médica: Guyton e Hall. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. 1176 p
SE LIGA! Uma das diferenças entre canais e carreadores é que os primeiros formam vias 
permanentes de comunicação entre os dois lados da membrana, enquanto os segundos ex-
põem, alternadamente, locais de ligação para o substrato, de um lado ou outro lado da mem-
brana. Outra diferença é o fato de que os canais apresentarem taxas de transporte maiores 
que os carreadores.
31FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Transporte ativo
O transporte ativo consiste no movi-
mento de substâncias contra um gra-
diente de potencial eletroquímico. É 
termodinamicamente desfavorável e 
ocorre apenas quando acoplado a um 
processo de obtenção de energia, em 
geral a hidrólise do ATP. 
O transporte ativo é dividido em dois 
tipos, de acordo com a fonte de ener-
gia usada para facilitar o transporte: 
primário e secundário. No transporte 
ativo primário, a energia é derivada di-
retamente da degradação do trifosfa-
to de adenosina (ATP) ou de qualquer 
outro composto de fosfato com alta 
energia. Existem dois grupos de trans-
portadores dependentes de ATP:
• Transportadores iônicos do tipo 
ATPase – Subdividem-se em 
ATPases dos tipos P e V. As ATPa-
ses do tipo P são, caracteristica-
mente, fosforiladas durante o ciclo 
de transporte. A ,- ATPase é um 
importante exemplo presente em 
todas as células, de modo que, com 
a hidrólise de cada molécula de 
ATP, três íons são transportados 
para fora da célula e dois íons para 
dentro da célula. Essa ATPase tem 
um papel fundamental na formação 
de gradientes iônicos e elétricos na 
manutenção do volume celular. Já 
a - ATPase do tipo V é encontrada 
nas membranas de diversas orga-
nelas intracelulares, sendo assim 
chamada de - ATPase vacuolar. 
A - ATPase também está presen-
te na membrana plasmática, tendo 
importante papel na acidificaçãourinária.
Exterior
Interior
ATP
3Na+
2K+
2K+
3Na+
ADP +
Pi
ATPase
Figura 12. Mecanismo postulado para a bomba de sódio – potássio. Fonte: HALL, John E.. Tratado de Fisiologia Médi-
ca: Guyton e Hall. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. 1176 p
32FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Transportadores do tipo ABC – Re-
presentam um grande grupo de 
transportadores de membrana. São 
encontrados nas células procarióti-
cas e eucarióticas, caracterizando-se 
por conterem domínios de aminoáci-
dos que se ligam ao ATP, nomeados 
como cassetes de ligação ao ATP. 
Existem 7 subgrupos de transporta-
dores do tipo ABC em humanos, e já 
foram identificados mais de 40 trans-
portadores específicos que transpor-
tam um grupo variado de moléculas e 
íons, como , colesterol, ácidos biliares, 
fármacos, ferro e ânions orgânicos. 
Já no transporte ativo secundário, a 
energia é derivada secundariamente 
da energia armazenada na forma de 
diferentes concentrações iônicas de 
substâncias moleculares secundá-
rias ou iônicas entre os dois lados da 
membrana da célula, gerada origina-
riamente por transporte ativo primá-
rio. Em outras palavras, é um proces-
so em que o transporte do soluto A, 
que se efetua contra seu gradiente 
eletroquímico, está acoplado ao do 
soluto B, que ocorre a favor de seu 
gradiente de potencial eletroquímico. 
Por exemplo, os íons (transportado 
para o interior celular a favor do seu 
gradiente de potencial eletroquímico) 
fornece energia para o movimento 
acoplado de outro soluto que passa 
a ser transportado contra seu poten-
cial eletroquímico. Nessa condição, a 
energia metabólica proveniente da 
hidrólise do ATP não é utilizada dire-
tamente para o transporte de soluto, 
mas é fornecida, de modo indireto, 
pelo gradiente de concentração do 
através da membrana celular. Há dois 
tipos de transporte ativo secundário: 
cotransporte ou simporte, quando o 
soluto move-se na mesma direção 
que o , e contratransporte ou antipor-
te, quando o soluto move-se na di-
reção oposta ao (os transportadores 
envolvidos nesse tipo de transporte já 
foram apresentados no tópico “Carre-
adores de Solutos”).
33FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Local de ligação 
de Na
Na+ Glicose
GlicoseNa+
Local de ligação 
da glicose
Na+ Na+
Ca++ H+
Exterior
Interior
Figura 13. Mecanismo postulado para o cotransporte de sódio-glicose. Fonte: HALL, John E.. Tratado de Fisiologia 
Médica: Guyton e Hall. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. 1176 p
Figura 14. Contratransporte dependente de sódio de íons de cálcio de hidrogênio. Fonte: HALL, John E.. Tratado de 
Fisiologia Médica: Guyton e Hall. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. 1176 p
34FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Transporte vesicular
Os solutos e a água podem ser le-
vados ao interior da célula pelo pro-
cesso de endocitose e removidos da 
célula pelo processo de exocitose. 
Nos dois processos, a integridade da 
membrana plasmática se mantém 
e as vesículas formadas permitem a 
transferência de substâncias entre 
compartimentos celulares. 
SE LIGA! Em algumas células, como 
nas células epiteliais que revestem o 
trato gastrointestinal, a endocitose atra-
vés da membrana celular é seguida pela 
exocitose através da membrana oposta. 
Isso permite o transporte de substâncias 
através do epitélio pelo processo cha-
mado transcitose.
A endocitose pode ser subdividida 
em três mecanismos:
• Pinocitose: Corresponde à ingestão 
de minúsculas partículas que for-
mam vesículas de líquido extracelu-
lar e por componentes particulados 
no interior do citoplasma da célula. 
Ocorre continuamente nas mem-
branas celulares da maioria das cé-
lulas, mas é especialmente rápida 
em algumas delas. Mesmo assim, 
as vesículas pinocíticas são muito 
pequenas, normalmente, apenas 
100 a 200 nanômetros de diâme-
tro, de modo que a maioria delas só 
pode ser vista ao microscópio ele-
trônico. É a única forma pela qual a 
maioria das grandes macromolécu-
las, tal como a maior parte das mo-
léculas de proteínas, pode entrar nas 
células. A pinocitose é característica 
proeminente de células endoteliais 
que revestem os capilares, sendo 
responsável por parte da troca de lí-
quidos que ocorre através dos vasos 
sanguíneos. 
SE LIGA! A velocidade de formação de 
vesículas pinocíticas costuma aumentar 
quando essas macromoléculas aderem 
à membrana celular.
• Fagocitose: Ocorre de forma mui-
to parecida com a pinocitose, mas 
envolve partículas grandes em vez 
de moléculas. Apenas certas célu-
las têm a capacidade da fagocitose, 
principalmente os macrófagos dos 
tecidos e alguns leucócitos (célu-
las do sistema imune). Ela se ini-
cia quando uma partícula, tal como 
uma bactéria, uma célula morta, ou 
restos de tecido, se liga a recepto-
res na superfície do fagócito.
SAIBA MAIS!
No caso das bactérias, cada uma geralmente está ligada a uma anticorpo específico, que é o 
anticorpo que se liga aos receptores do fagócito, arrastando a bactéria com ele. Essa interme-
diação de anticorpos é chamada de opsonização.
35FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
• Endocitose mediada por recepto-
res: Permite a absorção de molécu-
las específicas na superfície celu-
lar. Diversas proteínas acessórias, 
como a adaptina, a clatrina e a 
GTPase chamada dinamina, parti-
cipam da endocitose.
Figura 15. Três tipos de endocitose. Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Endocitose
Por outro lado, a exocitose pode ser 
constitutiva ou regulada. A secreção 
constitutiva é vista, por exemplo, nos 
plasmócitos que secretam imunoglo-
bulinas ou nos fibroblastos que secre-
tam colágeno. Já a secreção regulada 
ocorre em células endócrinas, neurô-
nios e células glandulares exócrinas. 
Nessas células, o produto secretado 
(ex.: hormônio, neurotransmissor ou 
enzima digestiva), depois de ser sin-
tetizado e processado no REr e no 
aparelho de Golgi, é armazenado no 
citoplasma, dentro de grânulos se-
cretores, até que seja recebido o si-
nal apropriado para a secreção. Esses 
sinais podem ser hormonais ou neu-
rais. Quando a célula recebe o estí-
mulo apropriado, a vesícula secretora 
se funde com a membrana plasmáti-
ca, liberando seu conteúdo no líquido 
extracelular.
36FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
SE LIGA! A fusão da vesícula com a membrana é mediada por diversas proteínas acessórias, 
com destaque para as proteínas SNAREs. Elas são proteínas de membrana que ajudam a 
direcionar a vesícula secretora para a membrana plasmática.
Figura 16. Exocitose. Fonte: Bruce Alberts, Dennis Bray, Karen Hopkin, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, 
Keith Roberts, Peter Walter. (2017). Fundamentos da Biologia Celular. 6ª Ed. Editora Artmed, Porto Alegre, 864p
SAIBA MAIS!
O processo de secreção regulada, geralmente, é desencadeado pelo aumento intracelular de 
íons . No entanto, existem duas notáveis exceções a essa regra geral: a secreção de renina 
pelas células justaglomerulares renais é desencadeada por diminuição do intracelular, assim 
como a secreção de paratormônio (PTH) pelas células paratiroides.
37FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
MAPA MENTAL – MEMBRANA PLASMÁTICA
Composição MEMBRANA PLASMÁTICA Transporte
Funções
Transporte seletivo 
de moléculas
Reconhecimento 
celular
Organização 
celular
Atividade 
enzimática
Comunicação 
celular
Forma da célula
Colesterol
Fosfolipídios
Ancoradas
Carga negativa
Esfingolipídios
Periféricas
Receptor
Reações imunes
Integrais
Tipos
Proteínas
Glicocálice
Influencia 
na fluidez
Lipídios
Bicamada
Assimetria
Carboidratos
Passivo
Ativo
Sem gasto 
de energia
A favor do 
gradiente 
eletroquímico
Difusão simples
Difusão facilitada
Através da 
membrana
Proteínas 
transportadoras
Aquaporinas
Canais 
iônicos
Carreadoras 
de soluto
Vesicular
Contra o gradiente 
eletroquímico
Gasto de energia
Primário
SecundárioATP
Antiporte
Simporte
Endocitose
Fagocitose
Pinocitose
Endocitose 
mediada por 
receptor
Exocitose
Regulada
Constitutiva
38FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Osmose e Pressão Osmótica
Quando duas soluções aquosas com 
diferentes concentrações de solutos 
estão separadas por uma membra-
na que só é permeável às moléculas 
de água, mas não às de soluto, as 
moléculas hídricas difundem da so-
lução com menor concentração de 
soluto para aquela com maior con-
centração. Esse fenômeno, muito im-
portante para os seres vivos é conhe-
cido por osmose.
Água Solução de NaCl
Osmose
Figura 17. Osmose na membrana celular, quando a solução de cloreto de sódio é colocada em um lado da membrana 
e a água é colocada do outro lado. Fonte: HALL, John E.. Tratado de Fisiologia Médica: Guyton e Hall. 13. ed. Rio de 
Janeiro: Elsevier, 2017. 1176 p
O movimento de água é passivo e a 
força motriz para esse movimento é a 
diferença de pressão osmótica entre 
os dois lados da membrana celular. 
A pressão osmótica corresponde à 
pressão necessária para interromper 
a osmose e é determinada unicamen-
te pelo número de moléculas presen-
tes na solução. Ela pode ser expressa 
em termos de osmolaridade. Assim, 
independentemente do tipo de molé-
cula, uma solução contendo 1mmol/L 
de soluto exerce pressão osmótica de 
1 mOsm/L.
No entanto, para as moléculas que 
se dissociam em solução, essa re-
gra não se aplica haja vista que uma 
39FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
solução de 150mmol/L de cloreto de 
sódio (NaCl) tem osmolaridade de 
aproximadamente 300 mOsm/L, pois 
cada molécula de NaCl se dissocia, 
formando íons e . Se a dissociação 
não for completa, a proporção entre 
a concentração e a osmolaridade não 
vai apresentar um número natural, 
mas isso não impede que a osmola-
ridade seja calculada como em qual-
quer outra solução:
Osmolaridade = Concentração X Nú-
mero de partículas dissociáveis
mOsm/L = mmol/L X Nú-
mero de partículas/mol
Mas afinal, qual a diferença entre os-
molaridade e osmolalidade?
Para expressar a concentração osmótica 
de uma solução, são utilizados os termos 
osmolaridade ou osmolalidade. A osmo-
laridade é definida como a concentração 
das partículas osmoticamente ativas, 
expressas em osmoles/litro. Quando é 
dito partículas de soluto osmoticamen-
te ativas, faz-se referência às partículas 
que estão efetivamente dissolvidas no 
solvente e, em consequência disso, po-
dem gerar pressão osmótica. 
A molaridade, que corresponde a con-
centração química de um soluto em 
mol/L, e a osmolaridade são valores 
que dependem da temperatura, pois 
a água (o solvente) muda seu volume 
de acordo com a temperatura. Ape-
sar de, em Fisiologia, comumente, ser 
utilizado o termo osmolaridade devi-
do ao fato de que sua medida é mais 
fácil de calcular, necessita-se escla-
recer que, do ponto de vista químico, 
é mais correto usar o termo osmo-
lalidade. Isto porque a osmolalidade 
consiste na medida do número de 
osmoles de soluto por quilograma de 
solvente (osmol/kg),de modo que não 
sofre influência da temperatura.
SE LIGA! Quando a concentração dos 
solutos é muito baixa, os termos osmo-
laridade e osmolalidade são praticamen-
te equivalentes. 
SE LIGA! Vamos deixar tudo mais cla-
ro: a osmolaRidade é mais utilizada nos 
estudos fisiológicos, pois é mais fácil de 
calcular, como apresentado na fórmula 
acima. Porém, a osmolaLidade é a medi-
da mais adequada ao abordar sistemas 
biológicos, pois não sofre influência da 
temperatura.
Tonicidade
A tonicidade é definida como a pres-
são osmótica efetiva de uma solução, 
em relação a uma determinada mem-
brana, exercendo influência sobre o 
volume da célula. Assim, as soluções 
podem ser classificadas como:
• Isotônicas: Quando uma célula é 
suspensa em uma solução isos-
molar determinada e não ocorre 
nenhuma variação do volume in-
tracelular, esta solução é isotônica 
40FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
para essa célula. Neste caso, a 
pressão osmótica efetiva da so-
lução é igual à pressão osmótica 
efetiva do líquido intracelular.
• Hipotônicas: Caso a célula seja sus-
pensa em um solução isosmolar e 
haja aumento do volume intracelu-
lar, a solução utilizada é hipotônica 
em relação ao líquido intracelular. 
A pressão osmótica efetiva da so-
lução é substancialmente menor 
que a pressão osmótica efetiva do 
líquido intracelular. 
• Hipertônicas: Se a célula for sus-
pensa em uma solução isosmolar 
e ocorrer uma diminuição do volu-
me intracelular, esta solução é hi-
pertônica para essa célula. A pres-
são osmótica efetiva da solução 
é substancialmente maior que a 
pressão osmótica efetiva do líqui-
do intracelular. 
Eritrócitos suspensos 
em solução isotônica
Eritrócitos suspensos 
em solução hipertônica
Eritrócitos suspensos 
em solução hipotônica
Figura 18. Fluxo de água (Jágua) em eritrócitos humanos suspensos em soluções com diferentes tonicidades. Fonte: 
AIRES, Margarida de Mello. Fisiologia. 4. Ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012
41FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
SE LIGA! Duas soluções são considera-
das isosmóticas quando apresentam a 
mesma osmolalidade.
A tonicidade também leva em consi-
deração a capacidade das moléculas 
da solução de cruzar a membrana ce-
lular. Para entender isso, vamos ver 
um exemplo:
Considere uma solução de sacarose 
de 300 mmol/L e outra de ureia de 300 
mmol/L. Ambas têm osmolalidade de 
300 mOsm/kg H2O – isosmóticas. 
Quando colocamos eritrócitos nessas 
soluções (consideraremos que os eri-
trócitos tenham osmolalidade de 300 
mOsm/kg H2O em seu líquido intrace-
lular), os que forem colocados na sa-
carose manterão seu volume normal, 
enquanto os que forem colocados na 
ureia ficarão inchados, acabando por 
se romper. Assim, sabemos que a so-
lução de sacarose é isotônica e a de 
ureia é hipotônica. Essa diferença está 
relacionada com as diferentes perme-
abilidade da membrana plasmática à 
sacarose e à ureia. Portanto, a ureia 
cruza facilmente a membrana celular 
para o meio intracelular, movida pelo 
gradiente de concentração. Por outro 
lado, a membrana dos eritrócitos não 
contém transportadores de sacarose, 
de modo que esta não consegue en-
trar na célula.
Por ser capaz de exercer pressão os-
mótica através de uma membrana, a 
molécula não deve cruzá-la. Como a 
membrana dos eritrócitos é imperme-
ável à sacarose, ela exerce pressão 
osmótica de valor igual à pressão os-
mótica gerada pelo conteúdo do eri-
trócito em sentido oposto. Por outro 
lado, a ureia cruza facilmente a mem-
brana do eritrócito, não sendo capaz 
de exercer pressão osmótica para 
equilibrar a que é gerada pelos solu-
tos intracelulares do eritrócitos. Con-
sequentemente, a sacarose é dita um 
osmol efetivo, enquanto a ureia é um 
osmol inefetivo. 
42FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
FLUXOGRAMA – TONICIDADE
Fonte das imagens: https://pt.khanacademy.org/science/biology/
membranes-and-transport/diffusion-and-osmosis/a/osmosis
Pressão osmótica efetiva de uma solução de modo a exercer 
influência sobre o volume da célula nela suspensa.
TONICIDADE
As soluções
Podem ser classificadas em:
HipotônicaIsotônica Hipertônica
Pressão osmótica efetiva da 
solução < Pressão osmótica 
efetiva do da celula
Pressão osmótica efetiva da 
solução = Pressão osmótica 
efetiva do da celula
Pressão osmótica efetiva da 
solução > Pressão osmótica 
efetiva do da celula
Aumento do volume 
intracelular
Sem variação do 
volume intracelular
Redução do volume 
intracelular
43FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Pressão Oncótica
A pressão oncótica é a pressão os-
mótica gerada por grandes moléculas 
(especialmente proteínas) nas solu-
ções. A pressão oncótica exercida por 
proteínas no plasma humano tem o 
valor normal de aproximadamente 26 
a 28 mmHg. Embora essa pressão 
pareça pequena quandoconsiderada 
em termos de pressão osmótica (28 
mmHg = 1,4 mOsm/kg H2O), trata-
-se de uma força importante, envolvi-
da no movimento de líquidos através 
dos capilares.
NA PRÁTICA!
Kwashiorkor – Consiste em uma condição causada no indivíduo pela deficiência severa 
de proteínas na dieta alimentar. A falta extrema de proteínas provoca um desequilíbrio 
osmótico no sistema gastrointestinal causando edema e retenção de água. A retenção 
de fluidos é resultado direto do mau funcionamento do sistema linfático e das trocas ca-
pilares. A pressão oncótica opõe-se à pressão hidrostática nos capilares e tende a retirar 
água de volta para esses vasos, mas devido à falta de proteínas, não há pressão suficien-
te para extrair fluidos dos tecidos e isso causa inchaço e distensão do abdome. É a mais 
grave e a mais comum das deficiências nutricionais nos países subdesenvolvidos e em 
áreas ou situações de fome prolongadas, afetando principalmente crianças.
Gravidade Específica
A concentração total de todas as mo-
léculas, em uma solução, também 
pode ser medida pela gravidade es-
pecífica. Esta é definida como o peso 
de um volume de solução dividido 
pelo peso de um mesmo volume de 
água destilada. Assim, a gravidade 
específica da água destilada é igual 
a 1. Como os líquidos biológicos con-
têm diversas moléculas distintas, eles 
têm gravidades específicas maiores 
que 1. Por exemplo, o plasma huma-
no normalmente tem gravidade es-
pecífica na faixa de 1,008 a 1,010.
44FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
MAPA MENTAL – FISIOLOGIA CELULAR
Citoplasma FISIOLOGIA CELULAR Membrana plasmática
Núcleo
Mosaico fluido
Composição
Transporte
Lipídios
Proteínas
Carboidratos
Difusão simples
Difusão facilitada
Primário
Secundário
Fagocitose
Pinocitose
Endocitose mediada 
por receptor
Passagem de água
Meio menos 
concentrado → Meio 
mais concentrado
Passivo
Ativo
Vesicular
Osmose
Armazena o 
genoma
Proteínas
DNA
Envelope nuclear
Poros nucleares
Dupla membrana
Nucléolo
Síntese de 
ribossomos
Mitocôndrias
Retículo 
endoplasmático 
rugoso
Aparelho de Golgi
Lisossomos
Proteossomos
Peroxissomos
Citoesqueleto
Produção de 
energia (ATP)
Fosforilação oxidativa
Associado a ribossomos
Síntese de proteínas
Retículo 
endoplasmático liso
Metabolização e 
modificação de substâncias
Síntese de lipídios
Modificações pós-
traducionais nas proteínas 
Empacotamento em 
vesículas
Digestão intracelular
Autofagia
Digestão de 
partículas
Materiais 
indesejados
Degradação de 
proteínas
Oxidação de 
substâncias
Microtúbulos
Filamentos de actina
Filamentos 
intermediários
Proteínas motoras
Actina G
Proteínas fibrosas
Tubulina
45FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
4. SINALIZAÇÃO CELULAR
A sinalização celular é um mecanis-
mo de comunicação entre as células 
que se encontra presente nas mais 
diversas formas de vida, desde or-
ganismos unicelular, como bacté-
rias, fungos e protozoários, até seres 
multicelulares. A complexidade dos 
organismos multicelulares exibe um 
elevado grau de sofisticação devidos 
aos diversos e complexos sistemas 
de sinalização celular, presentes em 
diversos processos vitais. 
O mecanismo de sinalização celular 
envolve a participação de uma cé-
lula sinalizadora, responsável pela 
produção e, na maioria dos casos, li-
beração de uma molécula sinalizado-
ra, denominada ligante, e uma célula-
-alvo, que apresenta receptores para 
reconhecer o ligante específico. A 
natureza química dos ligantes é bas-
tante diversa, incluindo desde gases, 
como o óxido nítrico, até pequenas 
moléculas hidrofóbicas, como lipíde-
os e esteroides, ou mesmo peptídeos 
e proteínas. Por outro lado, os recep-
tores celulares são proteínas específi-
cas que podem estar localizadas nas 
membranas celulares ou solúveis no 
citosol ou no núcleo celular. 
46FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Molécula – sinal extracelular
Proteína receptora
Moléculas de sinalização intracelulares
Proteínas efetoras
Respostas celulares
Enzima 
metabólica
Proteína do 
citoesqueleto
Regulador 
transcricional
METABOLISMO 
ALTERADO
FORMA OU 
MOVIMENTO 
CELULAR 
ALTERADOS
EXPRESSÃO 
GÊNICA 
ALTERADA
Figura 19. Visão geral da sinalização celular. Fonte: Bruce Alberts, Dennis Bray, Karen Hopkin, Alexander Johnson, 
Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter. (2017). Fundamentos da Biologia Celular. 6ª Ed. Editora Artmed, 
Porto Alegre, 864p
Além dos sinais químicos externos, 
como hormônios, neurotransmisso-
res, fatores de crescimento e produ-
tos do metabolismo celular, que ser-
vem como mensageiros químicos, os 
estímulos luminoso, mecânico e tér-
mico são sinais físicos externos que 
também participam da coordenação 
da função celular por meio da sina-
lização. Estas vias sinalizadoras ga-
rantem que a resposta celular aos 
mensageiros externos seja específi-
ca, amplificada, estritamente regula-
da e coordenada. 
47FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
As vias de sinalização são caracteri-
zadas por (1) etapas hierárquicas e 
múltiplas; (2) amplificação do evento 
hormônio-receptor ligante, que maxi-
miza a resposta; (3) ativação de múl-
tiplas vias e regulação de múltiplas 
funções celulares; e (4) antagonismo, 
por meio de mecanismos constituti-
vos e regulados por retroalimentação 
(feedback), que minimizam a respos-
ta e proporcionam controle regulató-
rio rígido sobre as vias de sinalização.
Formas de sinalização celular
• Sinalização Dependente de Con-
tato: Neste tipo de sinalização, 
tanto os ligantes quantos os re-
ceptores são proteínas integrais da 
membrana plasmática. Não ocorre 
liberação do ligante para o meio 
extracelular. Em alguns casos, um 
segundo mensageiro é transmitido 
de uma célula para outra, através 
de canais proteicos ( junções co-
municantes) presentes nas mem-
branas das duas células.
Célula sinalizadora
Célula alvoMolécula sinalizadora 
ligante de membrana
Figura 20. Sinalização dependente de contato. Fonte: KOEPPEN, Bruce M.; STANTON, 
Bruce A.. Berne & Levy: Fisiologia. 6.ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2009
SE LIGA! As junções comunicantes são junções especializadas que permitem a difusão de 
moléculas sinalizadoras intracelulares, geralmente menores que 1.200 Da em tamanho, do 
citoplasma de uma célula para célula adjacente. Também permitem que as células sejam ele-
tricamente acopladas, o que é vitalmente importante para a atividade coordenada das células 
cardíacas e do músculo liso.
48FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
• Sinalização Parácrina: A molécu-
la sinalizadora é liberada no meio 
extracelular, ativando somente cé-
lulas vizinhas e que expressam o 
receptor para o ligante, presentes 
no mesmo microambiente. Este 
tipo de sinalização é muito comum 
nos processo alérgicos e inflama-
tórios, onde os exemplos de ligan-
tes parácrinos são a histamina e 
as citocinas. Normalmente, esses 
sinalizadores são absorvidos por 
células-alvo ou rapidamente de-
gradados (dentro de minutos) por 
enzimas.
Célula sinalizadora
Hormônio 
local
Célula alvo
Figura 21. Sinalização parácrina. Fonte: KOEPPEN, Bruce M.; STANTON, Bruce A.. Berne & Levy: 
 Fisiologia. 6.ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2009
49FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
• Sinalização Autócrina: Envolve a li-
beração de moléculas que afetam 
a mesma célula ou outras células 
do mesmo tipo. 
Hormônio 
localReceptor
Figura 22. Sinalização autócrina. Fonte: KOEPPEN, Bruce M.; STANTON, Bruce A.. 
Berne & Levy: Fisiologia. 6.ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2009
• Sinalização Sináptica: Ocorre 
quando neurônios transmitem si-
nais elétricos ao longo de seus 
axônios e liberam neurotransmis-
sores nas sinapses, e que afetam 
a função de outros neurônios ou 
células que estão distantes do cor-
po celular do neurônio. A relação 
física entre o terminal nervoso e a 
célula-alvo assegura que o neu-rotransmissor alcance uma célula 
específica. A célula sinalizadora 
é sempre uma célula nervosa, e a 
célula-alvo pode ser outra célula 
nervosa, uma célula muscular ou 
uma célula de uma glândula endó-
crina, por exemplo. 
50FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
• Sinalização Endócrina: A molécu-
la sinalizadora é liberada no meio 
extracelular, atingindo a corren-
te sanguínea. As células-alvo en-
contram-se em tecidos ou mesmo 
órgão e sistemas distantes da célu-
la sinalizadora, que recebe o nome 
de célula endócrina. Neste caso, a 
molécula sinalizadora é conhecida 
como hormônio.
Neurônio
Axônio
Corpo celular
Sinapse
Neurotransmissor
Célula alvo
Figura 23. Sinalização sináptica. Fonte: KOEPPEN, Bruce M.; STANTON, Bruce A.. Berne & 
Levy: Fisiologia. 6.ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2009
51FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
A velocidade da resposta a uma sinal 
extracelular depende do mecanismo 
de apresentação do sinal. Os sinais 
endócrinos são relativamente lentos 
(segundos a minutos), porque é ne-
cessário tempo para a difusão e para 
o fluxo sanguíneo para a célula-alvo, 
enquanto a sinalização sináptica é 
extremamente rápida (milissegun-
dos). Se envolver alterações na ativi-
dade de proteínas na célula, a respos-
ta poderá ocorrer em milissegundos a 
segundos. Entretanto, se a resposta 
envolver variações na expressão gê-
nica e a síntese de novas proteínas 
poderá demorar horas para ocorrer, 
necessitando de dias para atingir res-
posta máxima. 
A resposta a uma molécula sinaliza-
dora em particular também depende 
da capacidade da molécula de alcan-
çar determinada célula, da expres-
são do receptor específico e de mo-
léculas sinalizadoras citoplasmáticas 
que interagem com o receptor. Des-
sa forma, as moléculas sinalizadoras 
frequentemente apresentam muitos 
efeitos distintos que são dependen-
tes do tipo celular.
Célula endócrina Célula alvo
Receptor
Hormônio
Corrente sanguínea
Célula alvo
Figura 24. Sinalização endócrina. Fonte: KOEPPEN, Bruce M.; STANTON, Bruce A.. Berne & Levy: 
Fisiologia. 6.ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2009
52FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
SE LIGA! Um dos exemplos mais mar-
cantes da propriedade citada acima é 
a resposta à acetilcolina pelas células 
musculares cardíacas, células muscu-
lares esqueléticas e células das glân-
dulas salivares. As células musculares 
cardíacas e esqueléticas possuem um 
tipo distinto de receptor da acetilcolina. 
Assim, enquanto nas cardíacas, a acetil-
colina promove o relaxamento muscular, 
nas esquelética, o estímulo pelo mesmo 
ligante promove a contração da mus-
culatura. Por outro lado, as células das 
glândulas salivares possuem o mesmo 
tipo de receptor das células musculares 
cardíacas, e quando estimuladas pela 
acetilcolina respondem com a secreção 
salivar.
Sob o ponto fisiológico, geralmente, a 
resposta celular depende de um con-
junto de sinais múltiplos e não de ape-
nas um único sinal mediado por uma 
única molécula. Ou seja, a resposta fi-
nal é o somatório de estímulos ao qual 
uma determina célula está submeti-
da. Em alguns casos, a ausência de 
um estímulo modifica completamente 
a fisiologia celular, podendo, inclusive, 
levar a célula à morte.
Receptores
Todas as moléculas sinalizadoras se 
ligam a receptores específicos que 
atuam como transdutores de sinais, 
convertendo, dessa forma, um evento 
de ligação ligante-receptor em sinal 
intracelular que afeta a função celular. 
O número de receptores na célula-al-
vo, em geral, não permanece cons-
tante dia após dia ou, até mesmo, de 
minuto em minuto. As proteínas do 
receptor costumam ser inativadas 
ou destruídas durante o curso de sua 
função e, em outras vezes, são reati-
vadas ou fabricadas novas proteínas. 
Por exemplo, o aumento da concen-
tração de hormônio e o aumento da 
ligação aos receptores de sua célu-
la-alvo, algumas vezes, fazem com 
que o número de receptores ativos 
diminua. Essa “regulação para baixo” 
(down-regulation) dos receptores 
pode ocorrer em decorrência de: (1) 
inativação de algumas das moléculas 
de receptores; (2) inativação de par-
te das moléculas de sinalização das 
proteínas intracelulares; (3) sequestro 
temporário do receptor para o interior 
da célula, longe do local de ação dos 
ligantes que interagem com os recep-
tores de membrana; (4) destruição 
dos receptores por lisossomos depois 
de serem interiorizados; ou (5) dimi-
nuição da produção dos receptores. 
Em cada caso, a regulação para baixo 
diminui a responsividade do tecido-
-alvo ao hormônio. 
Alguns hormônios causam regulação 
para cima (up-regulation) dos recep-
tores e das proteínas de sinalização 
intracelular; isto é, estimular o hormô-
nio induz a formação de receptores 
ou moléculas de sinalização intrace-
lular, maior que a normal, pela célu-
la-alvo ou maior disponibilidade do 
53FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
receptor para interação com o hormô-
nio. Quando isso ocorre, o tecido-alvo 
torna-se cada vez mais sensível aos 
efeitos de estimulação do hormônio. 
Os receptores podem ser divididos 
em duas classes básicas, baseados 
em sua estrutura e mecanismo de 
ação: receptores de membrana e re-
ceptores nucleares.
RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR
RECEPTORES INTRACELULARES
superfície celular
Receptor de Membrana plasmática
Molécula – sinal 
hidrofílica
(A)
(B)
Pequena molécula – sinal 
hidrofóbica
Receptor 
intracelular
Núcleo
Figura 25. Tipos de receptores. Fonte: Bruce Alberts, Dennis Bray, Karen Hopkin, Alexander Johnson, Julian Lewis, 
Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter. (2017). Fundamentos da Biologia Celular. 6ª Ed. Editora Artmed, Porto Ale-
gre, 864p
54FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Receptores de membrana 
plasmática
Os receptores de superfície celular 
são proteínas integrais transmem-
brana, presentes na membrana cito-
plasmática. O domínio extracelular é 
responsável pela interação com o li-
gante, que normalmente é uma molé-
cula de caráter hidrofílico. A interação 
do ligante com este domínio promove 
alterações conformacionais na prote-
ína que se refletem no domínio cito-
sólico. São tais mudanças conforma-
cionais que serão responsáveis pela 
propagação do sinal para o meio in-
tracelular, permitindo, assim, que a 
célula responda ao estímulo externo. 
Existem quatro tipos principais de re-
ceptores de membrana plasmática 
definidos pelas vias de sinalização 
intracelular que utilizam: receptores 
acoplados a canais iônicos, recepto-
res acoplados à proteína G, recepto-
res catalíticos e uma quarta classe 
de receptores transmembrana que, 
quando ativados, liberam fatores de 
transcrição que passam por clivagem 
proteolítica e liberam fragmento cito-
sólico que penetra no núcleo e modu-
la a expressão gênica.
• Receptores ligados a canais iôni-
cos: Também conhecidos como 
canais iônicos ativados de ligan-
tes, medeiam direta e rapidamente 
a sinalização sináptica entre cé-
lulas eletricamente excitáveis. Os 
neurotransmissores se ligam aos 
receptores e podem abrir ou fechar 
o canal iônico, dessa forma, mu-
dando a permeabilidade iônica da 
membrana plasmática e alterando 
o potencial de membrana. 
SE LIGA! Dois exemplos deste tipo de 
receptores são os receptores de acetil-
colina da célula muscular esquelética, 
que atuam como um canal de sódio, e os 
receptores gabaérgicos expressos nos 
neurônios, que ao se ligarem ao neuro-
transmissor inibitório GABA, promovem 
o influxo de íons cloreto e a consequente 
hiperpolarização da membrana plasmá-
tica da célula neuronal.
• Receptores acoplados à proteína G 
(GPCRs): Estes receptores consti-
tuem a maior família de receptores 
de superfície celular e constituem 
proteínas integrais multipasso (isto 
é, que atravessam a membrana 
plasmática várias vezes), com sete 
domínios transmembranares. A 
ligação do ligante com estes re-
ceptores promove uma mudança 
conformacionalno receptor e con-
sequente ativação de uma proteína 
intracelular trimérica, denominada 
proteína G, composta por subuni-
dades α, β e γ. Esta proteína é res-
ponsável pela propagação do sinal 
dentro da célula, que pode ser feito 
pela ativação de enzimas especí-
ficas, tais como a fosfolipase C ou 
a adenilil-ciclase, ou pela indução 
da abertura de canais iônicos na 
membrana plasmática.
55FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
SE LIGA! Alguns hormônios se acoplam 
com proteínas G inibitórias (Gi), enquan-
to outros se unem proteínas G estimu-
ladoras (Ge). Dessa forma, dependendo 
do acoplamento do receptor hormonal à 
proteína G inibitória ou estimuladora, o 
hormônio pode aumentar ou diminuir a 
atividade das enzimas intracelulares.
Receptores catalíticos (ou com ativi-
dade enzimática): Esta classe inclui 
receptores com atividades enzimá-
ticas intrínsecas, ou seja, cuja cadeia 
polipeptídica do receptor possui um 
domínio de localização citosólica com 
atividade enzimática, e receptores 
com atividade enzimática extrínse-
ca, onde a atividade enzimática en-
contra-se em uma proteína perifé-
rica associada ao receptor pelo lado 
citosólico da membrana. A maioria 
dos receptores acoplados a enzimas 
é uma proteinocinase ou está asso-
ciada a proteinocinase, e a ligação ao 
ligante faz com que a cinase fosforile 
um subgrupo determinado de proteí-
nas em aminoácidos específicos que, 
então, ativam ou inibem a atividade 
da proteína. 
SAIBA MAIS!
As proteínas G triméricas são assim denominadas por sua capacidade de ligar-se a nucleotí-
deos de guanosina, GDP e GTP.
56FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
RECEPTORES ASSOCIADOS A CANAIS IÔNICOS
RECEPTORES ASSOCIADOS A PROTEÍNAS G
RECEPTORES ASSOCIADOS A ENZIMAS
Molécula - sinal
Íons
Membrana 
plasmática
CITOSOL
Molécula - sinal
Proteína G
Enzima
Proteína G 
ativada
Enzima 
ativada
Molécula – sinal 
em forma de 
dímero
Domínio 
catalítico inativo
Domínio catalítico 
ativo
Molécula - sinal
Enzima associada 
ativada
(A)
(B)
(C)
Figura 26. Classes de receptores de superfície celular. Fonte: Bruce Alberts, Dennis Bray, Karen Hopkin, Alexander 
Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter. (2017). Fundamentos da Biologia Celular. 6ª Ed. Edito-
ra Artmed, Porto Alegre, 864p
Algumas proteínas da membrana não 
se enquadram na definição clássica 
de receptores; apesar disso, elas de-
sempenham função semelhante à de 
um receptor, pois reconhecem sinais 
extracelulares e convertem esses si-
nais em segundo mensageiro intra-
celular que tenha efeito biológico. Por 
exemplo, quando ativadas por ligan-
te, algumas proteínas de membrana 
passam por proteólise intramem-
brana regulada (PIR) que produz um 
fragmento peptídico citosólico capaz 
de penetrar no núcleo e regular a ex-
pressão gênica. 
SE LIGA! O exemplo mais bem carac-
terizado de PIR é o elemento regula-
tório esterol-proteína ligante (SREB), 
proteína transmembrana expressa na 
membrana do retículo endoplasmático. 
Quando os níveis celulares de coleste-
rol estão baixos, a SREB passa por PIR 
e o fragmento, clivado proteoliticamente, 
é translocado para o núcleo, onde ativa, 
por transcrição, genes que promovem a 
biossíntese de colesterol.
57FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Receptores nucleares (ou 
intracelulares)
Diversas classes de moléculas hi-
drofóbicas pequenas, incluindo hor-
mônios esteroides, hormônios da ti-
reoide, retinoides e vitamina D, estão 
ligados a proteína plasmáticas, e, ten-
do meia-vida biológica longa (horas a 
dias), se difundem através da mem-
brana plasmática, ligando-se a recep-
tores nucleares.
Alguns receptores nucleares, como 
os que se ligam ao cortisol e à aldos-
terona, estão localizados no citosol e 
penetram no núcleo após se ligarem 
ao hormônio, enquanto outros recep-
tores, incluindo o receptor para o hor-
mônio da tireoide, estão ligados ao 
DNA no núcleo mesmo na ausência 
do hormônio. Em ambos os casos, 
receptores inativos estão ligados a 
proteínas inibidoras, e a ligação do 
hormônio resulta na dissociação do 
complexo inibitório. A ligação do hor-
mônio faz com que o receptor se ligue 
a proteínas coativadoras que ativam 
a transcrição gênica. Uma vez ativa-
do, o complexo hormônio-receptor se 
liga ao DNA e regula a transcrição de 
genes específicos. Por controlarem a 
expressão gênica, necessariamen-
te, esses receptores estão envolvi-
dos na resposta lenta ao estímulo 
extracelular.
Muitos tecidos diferentes têm recep-
tores hormonais intracelulares idênti-
cos, mas os genes que os receptores 
regulam são diferentes nos vários 
tecidos. Um receptor intracelular só 
pode ativar a resposta do gene se 
estiver presente a combinação apro-
priada das proteínas reguladoras dos 
genes, e muitas dessas proteínas 
reguladoras são tecido-específicas. 
Desse modo, as respostas de diferen-
tes tecidos ao hormônio são determi-
nadas não apenas pela especificida-
de dos receptores, mas também pela 
expressão dos genes que o receptor 
regula.
Vias de transdução de sinais
Os hormônios se ligam a receptores e 
o sinal é traduzido para proteínas efe-
tores, dentro da célula, por proteínas 
sinalizadoras intracelulares. Recepto-
res de membrana transmitem sinais, 
via sinalização intracelular, enquanto 
os receptores nucleares transmitem 
sinais, primariamente, pela regulação 
da expressão gênica. Os receptores 
amplificam e integram sinais, assim 
como regulam para menos e dessen-
sibilizam sinais, o que reduz ou elimi-
na a resposta, mesmo em presença 
do hormônio.
A propagação do sinal no interior da 
célula tem por objetivo final a alte-
ração da atividade de proteínas res-
ponsáveis pela resposta ao estímulo 
externo, ativando-as ou inibindo-as. 
Na sinalização mediada por recep-
tores com atividade enzimática do 
tipo cinase ou fosfatase, a alteração 
58FISIOLOGIA CELULAR E POTENCIAL DE AÇÃO E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
conformacional das proteínas finais 
da cascata de sinalização (proteínas 
da resposta) ocorre por ação dire-
ta das enzimas da via de sinalização 
(fosforilação ou desfosforilação), le-
vando à modificação do estado fisio-
lógico da célula.
Em alguns casos, entretanto, a ativa-
ção de proteínas da cascata de sina-
lização ou mesmo da proteína envol-
vida na resposta celular é mediada 
por moléculas que são geradas pela 
ativação do receptor pelo estímulo 
extracelular ou por íons que tem a sua 
concentração citosólica aumentada 
em resposta ao estímulo do receptor 
e das proteínas da cascata de sina-
lização. Essas moléculas ou íons são 
denominados segundo mensageiros 
e incluem: carboidratos (trifosfato de 
inositol ou IP3), lipídeos (ceramida, 
eicosanóides, diacilglicerol ou DAG), 
nucleotídeos cíclicos (monofosfato de 
adenosina ou AMPc e monofosfato de 
guanosina ou GPMc) e íons (cálcio).
SAIBA MAIS!
Sinalizadores intracelulares também atuam como interruptores moleculares: quando um 
sinal é recebido, eles mudam de da forma inativa para ativa ou vice-versa, até que outra mo-
lécula sinalizadora os desligam.
As células podem ajustar sua sensi-
bilidade ao sinal pela adaptação ou 
dessensibilização, por meio do qual 
a exposição prolongada ao hormônio 
reduz a resposta celular ao longo do 
tempo. A adaptação permite que as 
células respondam a variações nos 
níveis hormonais, e não em níveis ab-
solutos. É um processo reversível que 
pode envolver redução do número de 
receptores expressos na membrana 
plasmática, inativação de receptores 
e alterações nas proteínas sinaliza-
doras que medeiam o efeito seguinte 
dos receptores na cadeia.
Vias de transdução do sinal 
ligados aos canais iônicos
Esta classe de receptores converte 
um sinal químico em sinal elétrico, o 
que provoca resposta.
Vias de transdução do sinal 
acopladas às proteínas G
As proteínas G se acoplam a mais de 
1000 receptores diferentes e, des-
sa forma, medeiam a resposta celu-
lar a um grupo incrivelmente diverso 
de moléculas